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Utilización de la Energía Geotérmica para la Vivienda una Aproximación al Caso Mexicano Edición Única

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Academic year: 2020

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(1)INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY. DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA. Utilización de la energía geotérmica para la vivienda, una aproximación al caso mexicano. TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS DE ADMINISTRACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN CON ESPECIALIDAD EN ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS. POR: SEBASTIEN CORBEAU. MONTERREY, N. L., MÉXICO. DICIEMBRE 2007 2007.

(2) INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY. DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA. Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis presentado por Sébastien CORBEAU sea aceptado como requisito parcial para obtener el grado académico de:. Maestro en Ciencias de Administración de la Construcción con Especialidad en Administración de Proyectos. Comité de Tesis:. _______________________________ Dr. Salvador García Rodríguez. Asesor. _____________________________. _____________________________. Dr. José Ignacio Luján Figueroa. M.C. Juan Pablo Solís Flores. Sinodal. Sinodal. Aprobado:. ____________________________ Dr. Francisco Ángel Bello Acosta Director del Programa de Graduados en Ingeniería DICIEMBRE 2007.

(3) DEDICATORIA:. A Catherine et Eric Mes parents, pour m’avoir toujours appuyé dans mes choix et permis de réaliser cette expérience inoubliable. A Pauline et Pierre Ma sœur et mon frère. A Renée, Francine, Jean et Louis Mes papys et mamys, pour m’avoir toujours soutenu. A toute ma famille. A Marc Camarade de l’ESTP, avec qui j’ai passé ces 3 semestres ici. A tous mes amis en France. A todos mis amigos en Monterrey Los Cumiyais, la Casa Verde y todos los otros, con quien he pasado momentos increíbles aquí.

(4) AGRADECIMIENTOS: Quiero agradecer a todos los profesores que me permitieron de realizar esta Maestría en Administración de la Construcción con éxito.. Más especialmente:. - Al Dr. Salvador García Rodríguez, para ser mi asesor de tesis y dedicarme su tiempo, su apoyo y sus conocimientos durante toda la realización de esta tesis.. Je voudrais aussi remercier l’ESTP et particulièrement Marie-Jo Goedert pour m’avoir permis de participer à ce double diplôme et Catherine Lebon, pour m’avoir aidé et répondu à mes questions tout au long de la scolarité..

(5) INDICE INTRODUCCION……………………………………………….............1 CAPITULO I: LAS ENERGIAS RENOVABLES……………………...5 PARTE 1: LA ENERGIA EOLICA…………………………………………………………7 1. 2. 3. 4. 5.. GENERALIDADES……………………………………………………………………………………...7 PANORAMA GENERAL………………………………………………………………………………..7 LAS GRANDES POTENCIAS EOLOELECTRICAS…………………………………………………..8 TECNICA: AEROGENERADOR…………………………………………………………………….....9 CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………11. PARTE 2: LA ENERGIA BIOMASA……………………………………………………..12 1. 2. 3.. GENERALIDADES…………………………………………………………………………………….12 PANORAMA GENERAL………………………………………………………………………………13 TECNOLOGIA………………………………………………………………………………………....15. PARTE 3: LA ENERGIA HIDRAULICA………………………………………………...17 1. 2. 3.. GENERALIDADES…………………………………………………………………………………….17 PANORAMA GENERAL………………………………………………………………………………18 TECNOLOGIA: UNA CENTRAL HIDRAULICA………………………………………………...….19. PARTE 4: LA ENERGIA SOLAR………………………………………………….……...22 1. 2. 3.. GENERALIDADES…………………………………………………………………………………….22 PANORAMA GENERAL………………………………………………………………………………23 TECNOLOGIA……………………………………………………………………………………...….24. PARTE 5: LA ENERGIA MAREOMOTRIZ…………………………………………….27 1 2. 3.. GENERALIDADES………………………………………………………………………………….…27 PANORAMA GENERAL………………………………………………………………………………28 TECNOLOGIA:……………………………………………………………………………………...…28. PARTE 6: LA ENERGIA GEOTERMICA……………………………………………….29 INTRODUCCION………………………………………………………………………………………………..29 1. EL CALOR DE LA TIERRA…………………………………………………………………………..29 2. HISTORIA DE LA GEOTERMIA………………………………………………………………...…...34 3. SITUACION ACTUAL……………………………………………………………………………...…36 4. LAS DIFERENTES ENERGIAS……………………………………………………………………….39 5. PRINCIPIO DE PRODUCCION DE ELECTRICIDAD……………………………………………….40 6. PRINCIPIO DE CALENTAMIENTO URBANO…………………………………………………...…42 7. PRINCIPIO DE CALEFACCION / CLIMATIZACION DE CASA INDIVIDUALES……………….43.

(6) CAPITULO II: LA ENERGIA EN LA CONSTRUCCION…………..47 1.. DEFINICIONES………………………………………………………………………………………...48 1) Diseño-planeación……………………………………………………………………………….49 2) Construcción…………………………………………………………………………………….50 3) Operación………………………………………………………………………………………..50 4) Demolición………………………………………………………………………………………50 2. ENERGIA Y CONSTRUCCION SOSTENIBLE…………………………………………………...…..51 1) Consumo energético en la edificación…………………………………………………………..51 2) Eficiencia energética………………………………………………………………………...…..51 3) Sistemas pasivos de ahorro energético…………………………………………………………. 55 3. EDIFICIOS A CONSUMO DE ENERGIA REDUCIDO O A ENERGIA POSITIVA……………...…56. CAPITULO III: METODOLOGIA DE INSTALACION DE UN SISTEMA GEOTERMICO…………………………………….............59 PARTE 1: INSTALACION DE UN SISTEMA GEOTERMICO EN UN EDIFICIO COMERCIAL……………………………………………………………………………….61 1. SECUENCIA DE CONCEPCION TIPICA…………………………………………………………...…..61 2. EVALUACION DE LAS CARGAS DE UN EDIFICIO………………………………………………....62 3. CONCEPCION DEL ARO SUBTERRANEO…………………………………………………………....65 4. DIFICULTADES DE DIMENSIONAMIENTO………………………………………………….….…...66 5. TIPOS DE SISTEMAS………………………………………………………………………….………...69 6. SUPERFICIE DE TERRENO REQUIRIDA ……………………………………………………………..73 7. REGLAS APROXIMADAS DE DIMENSIONAMIENTO DE LOS AROS VERTICALES…………………………………………………………………………..........................74 8. REGLAS APROXIMADAS DEL DIMENSIONAMIENTO DE LOS AROS HORIZONTALES …………………………………………………………............………………......78 9. COSTOS DE SISTEMAS GEOTERMICOS……………………………………………………………..82. PARTE 2: INSTALACION DE UN SISTEMA GEOTERMICO EN UNA VIVIENDA NUEVA…………………………………………………………………………………..…..85 1. 2. 3. 4. 5.. CONCEPCION ARQUITECTURAL ECO-ENERGETICA…………………………………………...85 EMPLAZAMIENTO DEL EQUIPAMIENTO Y DE LOS SERVICIOS PUBLICOS SUBTERRENEOS…………………………………………………………………………………...…85 CONCEPCION DE UN SISTEMA………………………………………………………………….....86 SISTEMA DE DISTRIBUCION………………………………………………………………………..87 COSTOS DE ADQUISICION DE UN SISTEMA GEOTERMICO…………………………………...89. CAPITULO IV: ESTUDIO DE CASO CON LA AYUDA DEL PROGRAMA RETSCREEN…………………………………………...93 PARTE 1: EL PROGRAMA RETSCREEN……………………………………................93 1. DESCRIPCION DEL PROGRAMA………………………………………………………………….....93 2. INFORMACIONES REQUERIDAS PARA EL ANALISIS…………………………….………………94. ii.

(7) PARTE 2: TABLA COMPARATIVA DEL TIEMPO DE RECUPERACION DE LA INVERSION SEGÚN EL LUGAR DEL PROYECTO EN LA REPUBLICA MEXICANA…………………………………………………………………...…………...100 1. 2. 3. 4. 5.. DESCRIPCION DEL PROYECTO, MODELO ENERGETICO Y NECESIDADES TERMICAS……………………………………………………………………………………………100 ANALISIS DE COSTOS…………………………………………………………………...................101 TABLA COMPARATIVA DEL PERIODO DE RETORNO DE LA INVERSION…………………102 CASO EL MAS FACTIBLE EN LA AREA METROPOLITANA DE MONTERREY……………..104 INFLUYENCA DEL AISLAMIENTO TERMICO SOBRE LA DURACION DEL PERIODO DE RETORNO DE LA INVERSION…………………………………………………………………......105. CONCLUSIONES…………………………….……………...107 RECOMENDACIONES……………………………………..110 BIBLIOGRAFIA……………………………………………..111 ANEXOS……………………………………………………..113. iii.

(8) INDICE DE FIGURAS Figura 0.1: Previsión del consumo mundial de energía entre 2000 y 2116………………………..1 Figura 0.2: Pronósticos del incremento de la temperatura en el futuro…………………................2 Figura 0.3: Impacto de un cambio de temperatura sobre el clima del Atlántico Norte…................3. Figura 1.1: Capacidad eólica instalada en el mundo al fin de 2005…………………………….....9 Figura 1.2: Esquema de funcionamiento de un aerogenerador…………………………………...11 Figura 1.3: Producción de electricidad con la energía biomasa en Europa al fin del año 2005………………………………………………………………………………………………14 Figura 1.4: Producción de calor con la energía biomasa Europa al fin de 2005………………….14 Figura 1.5: Esquema de funcionamiento de una central de turbina de gas……………………….16 Figura 1.6: Capacidad hidroeléctrica instalada en Europa al fin de 2005………………………..18 Figura 1.7: Esquema de funcionamiento de una central hidroeléctrica…………………………..21 Figura 1.8: Producción eléctrica por la energía solar en el mundo al fin de 2004……………….23 Figura 1.9: Producción eléctrica por la energía solar. por zona geográfica al fin del año. 2004………………………………………………………………………………………………24 Figura 1.10: Funcionamiento de una célula fotovoltaica………………………………................25 Figura 1.11: Esquema de funcionamiento de instalación solar térmica para agua caliente sanitaria………………………………………………………………………………..………….25 Figura 1.12: Esquema de funcionamiento de instalación de energía solar pasiva………………..26 Figura 1.13: Esquema de funcionamiento de instalación de energía solar termoeléctrica……….26 Figura 1.14: Esquema de funcionamiento de una instalación mareomotriz……………………...28 Figura 1.15: Fotografía de una instalación mareomotriz…………………………………………28 Figura 1.16: Estructura interna de la Tierra……………………………………………………....30 Figura 1.17: Grafica de la temperatura de la Tierra en función de la profundidad……………….32 Figura 1.18: Esquema de los diferentes tipos de manifestaciones hidrotérmicas………………...34 Figura 1.19: capacidad geotérmica instalada y en funcionamiento por países al fin de 2004………………………………………………………………………………………………37 Figura 1.20: Capacidad geotérmica instalada y en funcionamiento por continentes al fin de 2004……………………………………………………………………………………………....37. iv.

(9) Figura 1.21: Repartición de la utilización energética de geotérmica de temperaturas medias y bajas………………………………………………………………………………………………38 Figura 1.22: Esquema de funcionamiento de una central geotérmica…………………………....41 Figura 1.23: Esquema del principio del “Doblete Geotérmico”………………………………….42 Figura 1.24: Esquema del sistema geotérmico horizontal para una casa………………………....43 Figura 1.25: Esquema del sistema geotérmico vertical para una casa…………………………....44 Figura 1.26: Esquema de funcionamiento de una bomba de calor……………………………….44 Figura 1.27: Esquema de funcionamiento de una bomba de calor reversible…………………....45. Figura 3.1: Tabla de resistencia térmica efectiva en el Sistema Internacional…………………...63 Figura 3.2: Esquema del sistema geotérmico a agua subterráneo para un edificio comercial………………………………………………………………………………………….69 Figura 3.3: Esquema del sistema geotérmico vertical para un edificio comercial…………….….70 Figura 3.4: Esquema del sistema geotérmico horizontal para un edificio comercial…………….71 Figura 3.5: Esquema de los diferentes tipos de configuración de sistema horizontal…................72 Figura 3.6: Superficie de terreno requerida para un aro horizontal……………………………....73 Figura 3.7: Reglas aproximativas de dimensionamiento de un aro vertical según el clima y el diámetro nominal de los tubos……………………………………………………………………76 Figura 3.8: Tabla de resistencia tipa del suelo…………………………………………………....79 Figura 3.9: Reglas aproximativas de dimensionamiento de un aro horizontal según el clima y la configuración del sistema………………………………………………………………………...80 Figura 3.10: Tabla de resultado del dimensionamiento de un aro horizontal…………………….81 Figura 3.11: Tabla de ejemplos de periodo de recuperación para un sistema geotérmico en años en comparación a un sistema de referencia al gas en Canadá…………………….........................83 Figura 3.12: Tabla de ejemplos de periodo de recuperación para un sistema geotérmico en años en comparación a un sistema de referencia al fuel oil en Canadá………………………………..84 Figura 3.13: Esquema de un sistema de distribución……………………………………………..88 Figura 3.14: tabla comparativa de los costos del aro subterráneo según el sistema y el tamaño de la casa………………………………………………………………………..................................90 Figura 3.15: Tabla de ejemplos de costos de diferentes opciones de sistemas de calefacción y climatización………………………………………………………………………………...……91. v.

(10) Figura 3.16: Tabla de ejemplos de gastos anuales de diferentes opciones de sistemas de calefacción y climatización………………………………………………………………….…....91 Figura 3.17: Previsión de incremento del costo de calefacción y climatización con las diferentes energías en los próximos 20 años………………………………………………………………...92. Figura 4.1: Tabla de valores de conductividad, densidad y calor especifico del suelo según su tipo………………………………………………………………………………………………..95 Figura 4.2: Tabla de determinación del nivel de humedad…………………………………….....95 Figura 4.3: Tabla de determinación del nivel de aislamiento térmico……………………….…...96 Figura. 4.4:. Tabla. de. determinación. del. nivel. de. importancia. de. superficie. de. ventanas…………………………………………………………………………………………..97 Figura 4.5: Tabla de determinación del nivel de utilización de equipamiento y de luz…………………………………………………………………………………………………97 Figura 4.6: Tabla de determinación de la potencia calorífica según la energía de calefacción…………………………………………………………………………………..……97 Figura 4.7: Tabla de determinación del rendimiento de temporada típico según el sistema de calefacción……………………………………………………………………………………......98 Figura 4.8: Tabla de determinación del COP de temporada típico según el sistema de climatización………………………………………………………………………………….…..98 Figura. 4.9:. Tabla. de. determinación. de. la. configuración. del. intercambiador. subterráneo……………………………………………………………………………………......99 Figura 4.10: Tabla de determinación del nivel de rendimiento de la bomba de calor……………99 Figura 4.11: Tabla de valores del periodo de retorno de inversión en años en diferentes lugares de la Republica……………………………………………………………………………………..103 Figura 4.12: Tabla de valores los periodos de retorno de la inversión en Monterrey con diferentes tipos de aislamientos térmicos y diferentes superficies de casa………………………………...104 Figura 4.13: Tabla de determinación del nivel de aislamiento térmico…………………….…...104 Figura 4.14: Tabla de cálculo de espesor de aislante…………………………………………....105 Figura 4.15: Tabla de valores los periodos de retorno de la inversión en diferentes ciudades de la Republica con diferentes tipos de aislamientos térmicos y diferentes superficies de casa………………………………………………………………………………………………106. vi.

(11) INTRODUCCION: Un conjunto de problemas ocasionados por diversas actividades humanas que se han intensificado a partir del surgimiento de la revolución industrial amenazan con impedir el desarrollo sostenible de la humanidad. No solo los delicados balances entre los componentes físicos de nuestra biosfera ─ atmósfera, hidrosfera y. litosfera ─ han sido peligrosamente. alterados, sino también el funcionamiento mismo del componente biológico de los ecosistemas. Primero, una de las amenazas a más corto plazo la constituye el potencial agotamiento de las reservas mundiales de recursos energéticos no renovables: petróleo, gas y carbón.. Figura 0.1: Previsión del consumo mundial de energía entre 2000 y 2116 Origen: Jean-Marc Jancovici, experto en calentamiento global y crisis energética [1]. Esta situación ha obligado a muchos países a desarrollar programas para utilizar energías propias y renovables ─ tales como el aire (energía eólica), el sol (energía solar) y el calor mismo de la tierra (energía geotérmica)─, como solución a la escasez de energéticos fósiles. Una.

(12) solución para este problema es de reducir de manera significante la demanda y también de vencer las inercias de las mentalidades. Segundo, esta situación va a engendrar diferentes tipos de conflictos: las guerras armadas para el control de los recursos naturales como la guerra en Irak, las “guerras” económicas entre los países del mundo (Estados-Unidos, Europa, China) o las Seb Página. 2. 08/01/2008guerras” de los países pobres como las catástrofes naturales (sequedad, nivel del mar más alto, huracanes….). Tercero, existen amenazas para nuestro planeta. Una de ellas, es la energía nuclear, al ritmo actual queda solamente 70 años de reservas del uranio en el mundo; también esta energía presenta riesgo como los accidentes del tipo de Tchernobyl (1986), los desechos que no sabemos tratar y la propagación de las armas nucleares del ex-URSS. Otra amenaza y no la menos importante es el calentamiento global que va a ocurrir durante este siglo. En la siguiente grafica se puede ver pronósticos del aumento de la temperatura en el mundo:. Figura 0.2: Pronósticos del incremento de la temperatura en el futuro. 2.

(13) Origen: Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC 2001[2] Un cambio de algunos grados de temperatura puede engendrar modificaciones enormes para la Tierra. Por ejemplo hace 20000 años, hubo una era glaciar. La temperatura promedio del planeta fue solamente inferior de 5°C a la temperatura promedia mundial actual. En el esquema siguiente se puede ver algunos cambios entre esta era glaciar y el mundo como los conocemos hoy.. Figura 0.3: Impacto de un cambio de temperatura sobre el clima del Atlántico Norte [3] Eso muestra que un cambio de temperatura de algunos grados ha cambiado significante el clima mundial y el aspecto de nuestro planeta. Entonces, se puede imaginar con las predicciones que presentado en la grafica del IIPC, que el clima va a cambiar durante este siglo pero no se puede saber de cual manera todavía. Para limitar el calentamiento global, se debe intervenir a diferentes niveles, porque es la responsabilidad de todo el mundo, las grandes industrias, los gobiernos de los países hasta cada individuo. Las grandes industrias tienen que encontrar soluciones para limitar la contaminación y su consumo de energía, los gobiernos tienen que tomar medidas para incitar los ciudadanos y las. 3.

(14) empresas a limitar su consumo de energía y a incitarles a desarrollar una actitud sostenible. Los ciudadanos tienen que darse cuenta de la importancia de los gestos de la vida cotidiana que contribuyen a disminuir la contaminación del planeta y su consumo de energía no necesario. Por ejemplo, cada persona puede intentar de investir en sistemas de energías renovables para su consumo de energía. Ahora se conoce bien los sistemas de energías renovables para. las. habitaciones con la energía solar, eólica, biomasa, geotérmica… En este trabajo, se va a desarrollar un estudio sobre la factibilidad de los sistemas geotérmicos para la calefacción y el enfriamiento de viviendas en ciudades de México. La vivienda escogida para el estudio es de 2 pisos para una superficie total de 70 metros cuadrados y un terreno de 55 metros cuadrados. También se va a desarrollar un método para desarrollar un proyecto de energía geotérmica para los edificios comerciales y las viviendas nuevas.. 4.

(15) CAPITULO I: LAS ENERGIAS RENOVABLES. 5.

(16) Una energía renovable es una fuente de energía que se renueva bastante rápidamente para ser considerada como inagotable sobre la escala humana del tiempo. Las energías renovables provienen de fenómenos naturales regulares o constantes provocados por los astros, principalmente el Sol (radiación), pero también la Luna (mareas) y la Tierra (energía geotérmica). El carácter renovable de una energía depende de la velocidad a la cual la fuente de regenera, pero también de la velocidad a la cual esta consumido. Así, la masera es una energía renovable si se talan menos árboles que lo que crece, y que el bosque continúa a ejercer sus funciones ecológicas vitales. Entonces, el comportamiento de los consumidores de energía es un factor que se debe tomar en cuenta en esta definición. No se debe confundir energía renovable con energía limpia y segura. Una energía puede ser renovable, limpia y segura pero no todas las energías renovables son limpias y seguras. Por ejemplo, algunos líquidos utilizados en los circuitos de bomba de calor geotérmicas son gases quien pueden contribuir al efecto invernadero en caso de escape de gases. El petróleo, el gas natural o el carbón no son energía renovables porque se necesitará millones de años para reconstituir las provisiones de energía fósil que se consume actualmente. También, la energía nuclear actual, que proviene de la fisión de los átomos de uranio, no puede ser considerada como una energía renovable porque las reservas de uranio disponible en la Tierra son limitadas. En esta parte, se va a tratar de las energías renovables siguientes: -. energía eólica. -. energía biomasa. -. energía hidráulica. -. energía solar. -. energía mareomotriz. -. energía geotérmica. 6.

(17) PARTE 1: LA ENERGIA EOLICA. 1. GENERALIDADES. La energía eólica es la energía del viento, es decir la energía que proviene del viento por medio de un sistema de aerogenerador. El término eólico viene de Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido utilizada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde. En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos. Los parques eólicos son relativamente recientes, iniciando a popularizarse en las décadas de los 80 – 90.. 2. PANORAMA GENERAL La tecnología de las maquinas eólicas ha ido evolucionado al punto en que constituye una opción importante para la generación de electricidad a gran escala. Con la introducción de nuevos materiales y técnicas de ingeniería hoy en día se construyen verdaderas plantas eolo eléctricas de grandes capacidades. Se ha desarrollado con tantas intensidades el área, que es considerada como una importante opción de generación de energía eléctrica a gran escala y pequeña en zonas rurales. Esta se ha convertido en un campo de gran actividad económica en varios países del mundo, entre ellos Dinamarca, Alemania, Estados Unidos y España.. 7.

(18) En la llamada crisis del petróleo de los setentas aparecieron en EUA las primeras granjas eólicas generadoras. Para 1994, el estado de California tenia 15000 turbinas eólicas instaladas, cuya capacidad era suficiente para abastecer la Ciudad de San Francisco. Ante este panorama el desarrollo de esta tecnología tuvo un incremento en la última década de un 40% en todo el mundo. Tal es caso que para el fin del ano 2005 EUA tenía una capacidad instalada de 9149MW (6725MW en 2004 y 3800MW en 2001). Durante el ano 2005 se instalaron en EUA alrededor de 2400MW. El futuro de la energía eólica es brillante y esos datos demuestran el gran impulso de esta tecnología.. 3. LAS GRANDES POTENCIAS EOLOELECTRICAS. Por parte de la unión Europea alcanza los 40,455MW en 2005 (el objetivo de la Comisión Europea de 40,000MW esta alcanzado con cinco años adelantados), siendo Alemania líder con 18,428MW pero cada año desde 2002, el número de MW instalado por año diminuye en Alemania. Dentro de las naciones que se consideran grandes potencias de la generación de energía eólicas son las siguientes: Alemania (18428MW en 2005 y un crecimiento de 10,8% en un ano), España (10028MW, 21,4%), Dinamarca (3128MW, 0,1%), Italia (1717MW, 35,7%), Inglaterra (1337MW, 35,7%), seguidos por Holanda, Portugal, Austria y Francia.. 8.

(19) 2004. 2005. Diferencia. Crecimiento. Unión Europea. 34338. 40455. 6117. 17,80%. Resto de Europa. 260. 370. 110. 42,30%. Total Europa. 34598. 40825. 6227. 18%. Estados Unidos. 6725. 9149. 2424. 36%. Canadá. 444. 593. 149. 33,60%. Total América del norte. 7169. 9742. 2573. 35,90%. India. 2983. 4225. 1242. 41,60%. Japón. 940. 942. 2. 0,20%. China. 764. 765. 1. 0,10%. Otros países de Asia. 28. 68. 40. 142,90%. Total Asia. 4715. 6000. 1285. 27,30%. Resto del mundo. 1034. 1270. 236. 22,80%. Total Mundo. 47516. 57837. 10321. 21,70%. Figura 1.1: Capacidad eólica instalada en el mundo al fin de 2005 (en MW): Origen: EurObserver, Wind Energy Barometer [4]. 4. TECNICA: AEROGENERADOR En los sistemas eólicos el elemento captador consiste en una hélice que transforma la energía cinética del viento en energía rotacional que es comunicada a un generador eléctrico (aerogeneradores), a un sistema de bombeo (aerobombas) o a un sistema para moler grano (molino de viento tradicional). El principal elemento de este sistema es la pala. El dimensionamiento de un rotor es una tarea complicada y que requiere integrar los conocimientos de diferentes disciplinas como aerodinámica, además se debe de tener en cuenta aspectos estructurales (estáticos y dinámicos), de generación de ruido, de fabricación, etc. [5] Un sistema conversor de energía eólica se compone de cuatro partes principales la figura siguiente muestra las componentes básicas de un aerogenerador: 9.

(20) 1-El rotor, convierte la energía cinética del viento en un movimiento rotatorio en la flecha principal del sistema. El rotor puede ser de eje horizontal o vertical, este recupera, como máximo teórico, el 60% de la energía cinética del flujo de viento que lo acciona. Esta formado por las aspas y la masa central en donde se unen a la flecha principal; el rotor puede tener una o mas aspas. El rotor horizontal de tres aspas es el más usado en los aerogeneradores de potencia. 2-Un sistema de transmisión, que acopla esta potencia mecánica de rotación de acuerdo con el tipo de aplicación. La transmisión puede consistir en un mecanismo para convertir el movimiento reciprocante para accionar las bombas de embolo de las aerobombas 3-Sistema conversor de energía. Un sistema conversor de energía eólica es tan bueno como su sistema de control. La fuerza que ejerce el viento sobre la superficie en que índice es función del cuadrado de la velocidad de este. Es por lo tanto un maquina basada en inducción electromagnética que es encargada de transformar la energía mecánica de rotación en energía eléctrica. Se instala detrás del multiplicador de velocidad y es accionado por el eje de mayor velocidad del múltiple a través de un acoplamiento elástico. Esta formado por dos partes fundamentales el rotor o inductor móvil que es el que genera el campo magnético variable al girar arrastrado por la turbina, ele stator o inductor fijo es sobre el cual se generar la corriente eléctrica aprovechable. Los generadores pueden ser síncronos o asíncronos siendo los últimos los mas utilizados en las maquinas cólicas. 4-Torre. Es la que soporta al aerogenerador de eje horizontal es importante, ya que la potencia del viento es función del cubo de su velocidad y el viento sopla mas fuerte entre mayor es la altura del suelo.. 10.

(21) Figura 1.2: Esquema de funcionamiento de un aerogenerador. 5. CONCLUSIONES La energía eólica ha conocido en estos últimos anos y se espera en el futuro un crecimiento muy importante porque es un energía ecológicamente y económicamente muy interesente a pesar de los inconvenientes que son la contaminación visual y sonido.. 11.

(22) PARTE 2 : LA ENERGIA BIOMASA. 1. GENERALIDADES. La biomasa reagrupa el conjunto de materias orgánicas que pueden ser fuentes de energía. Estas materias orgánicas que provienen de las plantas son una forma de almacenaje de energía solar, captada y utilizada por medio de la clorofila. Pueden estar utilizadas o directamente (madera) o después de una metanización (biogás) o de nuevas transformaciones químicas (biodiesel). En términos energéticos, se utiliza como energía renovable, como es el caso de la leña, del biodiésel, del bioalcohol, del biogás y del bloque sólido combustible. Biomasa puede ser: -Residuos agrícolas: paja, orujos... -Residuos forestales: ramas finas... -Restos de madera de las industrias forestales -Cultivos energéticos: cardo -Residuos ganaderos: purines y otros excrementos del ganado.. -Ventajas: Permite eliminar residuos orgánicos, al tiempo que les da una utilidad, es una fuente de energía renovable, es una fuente de energía no contaminante. -Inconvenientes: La incineración puede resultar peligrosa, al producir la emisión de sustancias tóxicas. Por ello se deben utilizar filtros y realizar la combustión a temperaturas mayores a los 900ºC. No existen demasiados lugares idóneos para su aprovechamiento ventajoso.. 12.

(23) 2. PANORAMA GENERAL La biomasa es la segunda energía renovable después de la energía hidroeléctrica, en 2004, la producción de electricidad con la biomasa en el mundo fue de 164,2 TWH. Los principales países productores son los Estados unidos (52,9 TWH), Brasil (13,2 TWH) y Finlandia (10TWH). La producción en América Central y del Sur es de 22 TWH en 2004.. En Europa: La biomasa representa actualmente alrededor de la mitad (del 44 al 65%) de la energía renovable que se consume en la Unión Europea. Ese conjunto de productos orgánicos que es la biomasa satisface hoy el 4% de las necesidades del sector comunitario de la energía (69 millones de toneladas de equivalente petróleo [tep]). El objetivo para el año 2010 es que el uso de la biomasa haya aumentado hasta 150 millones de tep, aproximadamente. Ese aumento producirá los beneficios siguientes: - una diversificación del abastecimiento energético en Europa - una reducción notable de las emisiones de gas de efecto invernadero - empleos directos para entre 250 000 y 300 000 personas - un posible descenso del precio del petróleo como consecuencias de la disminución de la demanda.. 13.

(24) 2004. 2005. Crecimiento (%). Finlandia. 10,183. 10,183. 0,00. Suecia. 6,614. 6,874. 3,93. Alemania. 3,9. 5,4. 38,46. Holanda. 1,756. 3,586. 104,21. Reino Unido. 1,949. 3,388. 73,83. Italia. 2,19. 2,337. 6,71. Austria. 1,693. 1,93. 14,00. Dinamarca. 1,834. 1,897. 3,44. Francia. 1,698. 1,774. 4,48. España. 2,214. 1,596. -27,91. Portugal. 1,259. 1,35. 7,23. Total Europa. 37,996. 44,104. 16,08. Figura 1.3: Producción de electricidad con la energía biomasa en Europa al fin de 2005 (en TWh): Origen: EurObserver, Solid Biomasa Barometer. [6]. 2004. 2005. Crecimiento (%). Suecia. 2,214. 2,214. 0,00. Francia. 1,243. 1,279. 2,90. Finlandia. 0,626. 0,626. 0,00. Dinamarca. 0,438. 0,483. 10,27. Austria. 0,249. 0,283. 13,65. Reino unido. 0,269. 0,155. -42,38. Republica Checa. 0,149. 0,149. 0,00. Total Europa. 5,297. 5,478. 3,42. Figura 1.4: Producción de calor con la energía biomasa Europa al fin de 2005 (en MTEP): Origen: EurObserver, Solid Biomass Barometer. [6] 14.

(25) 3. TECNOLOGIA: Utilización para la calefacción: La combustión de la biomasa o de biogás puede utilizarse para generar calor y vapor. El calor puede ser el producto principal, en usos tales como calefacción de hogares y cocinar, o puede ser un subproducto de la producción eléctrica en centrales combinadas de calor y energía. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse para accionar turbinas de vapor para la producción eléctrica, utilizarse como calor de proceso en una fábrica o planta de procesamiento, o utilizarse para mantener un flujo de agua caliente. Los Biocombustibles: La producción de biocombustibles tales como el etanol y el biodiesel tiene el potencial de sustituir cantidades significativas de combustibles fósiles en varias aplicaciones de transporte. El uso extenso del etanol en Brasil ha demostrado que los biocombustibles son técnicamente factibles en gran escala. La producción de biocombustibles en los EE.UU. y Europa (etanol y biodiesel ) está aumentando, siendo la mayoría de los productos utilizados en combustible mezcla, por ejemplo E20 está compuesto por 20% de etanol y 80% de gasolina y se ha descubierto que es eficaz en la mayoría de los motores de ignición sin ninguna modificación. Actualmente la producción de biocombustibles es apoyada con incentivos del gobierno, pero en el futuro, con el crecimiento de los sembrados dedicados a la bioenergía, y las economías de la escala, las reducciones de costos pueden hacer competitivos a los biocombustibles.. Utilización para la producción de electricidad Existen muchas tecnologías y aquí vemos como ejemplo la de una central de turbina de gas, que utiliza el combustible procedente de la gasificación de la biomasa.. 15.

(26) Figura 1.5: Esquema de funcionamiento de una central de turbina de gas. 16.

(27) PARTE 3: LA ENERGIA HIDRAULICA. 1.. GENERALIDADES. La energía hidráulica es la energía que se obtiene de la explotación de las energías cinética y potencial de la corriente de ríos o de los saltos de aguas. Se puede definir también como la energía producida por un desplazamiento o una acumulación de un fluido incompresible como el agua dulce, el agua de mar o el aceite. Esta energía se utilizada desde muchos siglos con el ejemplo de los molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas. Las regiones donde existe una combinación adecuada de lluvias, desniveles geológicos son lugares interesantes para la explotación de este recurso; entonces se utiliza la energía potencial contenida en las masas de agua que transportan los ríos, provenientes de la lluvia y del deshielo para generar esta energía. Puede ser utilizada para producir electricidad mediante un salto de agua, como se hace en las centrales hidroeléctricas. -Ventajas: se trata de una energía renovable y limpia, de alto rendimiento energético. -Inconvenientes: la constitución del embalse supone la inundación de importantes extensiones de terreno, a veces áreas fértiles o de gran valor ecológico, así como el abandono de pueblos y el desplazamiento de las poblaciones Existe también la “Minihidráulica”, es decir instalaciones de menos de 10MW con una presa máxima de 15m que permite abastecer en energía pueblos o regiones montañosas.. 17.

(28) 2. PANORAMA GENERAL La energía hidroeléctrica representa 19% de la producción total de electricidad en el mundo. El total de la capacidad mundial en 2005 es de 37000MW.. En Europa:. 2004. 2005. Crecimiento. Italia. 2365. 2405. 1,70%. Francia. 2040. 2060. 1%. Espana. 1749. 1788. 2,20%. Alemania. 1564. 1584. 1,30%. Austria. 994. 1062. 6,80%. Suecia. 823. 905. 10%. Polonia. 285. 318. 11,60%. Finlandia. 306. 306. 0%. Republica Checa. 272. 277. 1,80%. Portugal. 267. 267. 0%. Reino Unido. 136. 158. 16,20%. Total Europa. 11260. 11601. 3%. Figura 1.6: Capacidad hidroeléctrica instalada en Europa al fin de 2005 (en MW): Origen: EurObserver, Hydropower Barometer [7] En México: [18] Aun cuando en 1979 se estimaba que el potencial hidráulico del país ascendía a 172,000 millones de KWH (172 TWH), estudios posteriores revelaron que el potencial aprovechable era tan solo de 80 TWH, de los cuales para 1995, las 76 centrales hidroeléctricas en funcionamiento, con capacidad total de 9,131 MW (miles de KW), representaban ya alrededor del 33% de ese potencial.. 18.

(29) Para el año 2004, la Comisión Federal de Electricidad ha programado la instalación de 2,507 MW adicionales de este tipo de instalaciones, con lo cual la utilización del potencial disponible, se elevará al 52%; los 37 TWH restantes, seguramente se aprovecharán totalmente, antes de que concluya la primera mitad del siglo XXI.. 3. TECNOLOGIA: UNA CENTRAL HIDRAULICA. Las dos características principales de una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación de electricidad son: -la potencia, que es función del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio aguas abajo de la usina, y del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador -la energía garantizada, en un lapso de tiempo determinado, generalmente un año, que es función del volumen útil del embalse, y de la potencia instalada. La potencia de una central puede variar desde unos pocos MW (minihidráulica), hasta 30 MW se consideran minicentrales. La Central hidroeléctrica mayor del mundo, hasta la fecha (2005), Itaipú, tiene una potencia instalada de 14.000 MW, sumando las 20 turbinas.. Podemos clasificar las centrales eléctricas en: - Centrales de base, destinadas a suministrar la mayor parte de la energía eléctrica, de forma continua. Estas centrales llamadas también centrales principales, son de gran potencia y utilizan generalmente como máquinas motrices las turbinas de vapor, turbinas de gas y turbinas hidráulicas. - Centrales de puntas, exclusivamente proyectadas para cubrir las demandas de energía eléctrica en las horas - punta; en dichas horas - punta, se ponen en marcha y trabajan en paralelo con la. 19.

(30) central principal. Si la central de base es de pequeña potencia, se utilizan grupos electrógenos cuya máquina motriz es un motor de explosión; si la central de base es mayor, se utilizan generalmente pequeñas con motores Diesel. - Centrales de reserva, que tienen por objeto sustituir total o parcialmente a las centrales hidráulicas de base en casos de escasez de agua o avería en algún elemento del sistema eléctrico. No deben confundirse con las centrales de puntas, anteriormente citada, ya que el funcionamiento de las centrales de puntas es periódico ( es decir, todos los días a ciertas horas) mientras que el de las centrales de reserva es intermitente. Como centrales de reserva se utilizan, normalmente, centrales térmicas cuyas máquinas motrices son turbinas de vapor y, en instalaciones de pequeña potencia, motores Diesel. - Centrales de socorro, tienen igual cometido que las centrales de reserva citadas anteriormente; pero la instalación del conjunto de aparatos y máquinas que constituyen la central de reserva, es fija, mientras que las centrales de socorro son móviles y pueden desplazarse al lugar donde sean necesarios sus servicios. Estas centrales son de pequeña potencia y generalmente accionadas por motores Diesel; se instalan en vagones de ferrocarril o en barcos especialmente diseñados y acondicionados para esta misión. - Centrales de acumulación o de bombeo que son siempre hidroeléctricas. Se aprovecha el sobrante de potencia de una central hidroeléctrica en las horas de pequeña demanda, para elevar agua de un río o de un lago hasta un depósito, mediante bombas centrífugas accionadas por los alternadores de la central, que se utilizan como motores. En los periodos de gran demanda de energía, los alternadores trabajan como generadores accionados por las turbinas que utilizan el agua previamente elevada anteriormente. - Centrales Minihidráulica tienen un impacto ambiental muy reducido, ajustándose mejor a la morfología del río y pudiendo producir energía con aguas pasantes, evitando así la construcción de grandes presas.. 20.

(31) Funcionamiento de una central hidroeléctrica:. Figura 1.7: Esquema de funcionamiento de una central hidroeléctrica. 21.

(32) PARTE 4 : LA ENERGIA SOLAR. 1. GENERALIDADES. La energía solar es la energía obtenida del Sol. La radiación solar incidente en la Tierra puede aprovecharse por su capacidad para calentar o directamente a través del aprovechamiento de la radiación en dispositivos ópticos o de otro tipo. Es un tipo de energía renovable y limpia, lo que se conoce como energía verde. La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas direcciones. Existen diferentes utilizaciones de la energía solar: - Energía solar pasiva: Aprovecha el calor del sol sin necesidad mecanismos o sistemas mecánicos. - Energía solar térmica: Para producir agua caliente de baja temperatura para uso doméstico sanitario y calefacción. - Energía solar fotovoltaica: Para producir electricidad, en placas de semiconductores que se excitan con la radiación solar. - Energía solar termoeléctrica: Para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional, a partir de un fluido calentado por el sol. - Energía solar híbrida: Combina la energía solar con la combustión de biomasa o combustibles fósiles. - Energía eólico solar: Funciona con el aire calentado por el sol y que sube por una chimenea donde están los generadores.. 22.

(33) - Ventajas: es una energía inagotable cuyo uso no produce ni contaminación ni residuos. - Inconvenientes: El costo de instalación es caro.. 2. PANORAMA GENERAL Entre todas las energías renovables, la energía solar ocupa la última posición con una producción en 2004 de 3,25 TWh. Aunque el sol sea un elemento al alcance de la mayoría de los países del planeta, la energía solar se desarrolla sobre todo en los países industrializados. Japón es de mucho el primer productor mundial.. 2004. parte de la producción total. Japón. 1,2. 36,93%. Estados Unidos. 0,931. 28,67%. Alemania. 0,459. 14,13%. India. 0,118. 3,64%. Australia. 0,069. 2,11%. China. 0,063. 1,95%. España. 0,054. 1,66%. Italia. 0,034. 1,04%. Holanda. 0,033. 1,02%. México. 0,033. 1,02%. Francia. 0,027. 0,83%. Figura 1.8: Producción eléctrica por la energía solar en el mundo al fin de 2004 (en TWh) Origen, EurObserver, Solar thermal Barometer. [8]. 23.

(34) Asia et Oceanía. 1,528. América del Norte. 0,954. Europa. 0,672. América Central y del Sur. 0,058. África. 0,003. Total. 3,248. Figura 1.9: Producción eléctrica por la energía solar por zona geográfica al fin de 2004 (en TWh): Origen: EurObserver, Solar Thermal Barometer [8]. 3. TECNOLOGIA: Solar fotovoltaico: En una célula fotovoltaica, la luz excita electrones entre capas de materiales semiconductores de silicio. Esto produce corrientes eléctricas. Las células solares hechas con obleas finas de silicio, arseniuro de galio u otro material semiconductor en estado cristalino, convierten la radiación en electricidad de forma directa. Ahora se dispone de células con eficiencias de conversión superiores al 30%. Por medio de la conexión de muchas de estas células en módulos, el costo de la electricidad fotovoltaica se ha reducido mucho. El uso actual de las células solares se limita a dispositivos de baja potencia, remotos y sin mantenimiento, como boyas y equipamiento de naves espaciales.. 24.

(35) Figura 1.10: Funcionamiento de una célula fotovoltaica Solar térmica: La energía solar térmica o energía termosolar, consiste en el aprovechamiento de la energía del sol para producir calor que puede aprovecharse para la producción de agua caliente destinada al consumo agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción, o para producción de energía mecánica y a partir de ella, de electricidad.. Figura 1.11: Esquema de funcionamiento de instalación solar térmica para agua caliente sanitaria. 25.

(36) Solar pasivo:. Figura 1.12: Esquema de funcionamiento de instalación de energía solar pasiva Solar Termoeléctrico:. Figura 1.13: Esquema de funcionamiento de instalación de energía solar termoeléctrica. 26.

(37) PARTE 5 : LA ENERGIA MAREOMOTRIZ. 1. GENERALIDADES La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de La Tierra y La Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del sol sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. Es un tipo de energía renovable limpia. Ventajas: - Auto renovable. - No contaminante. - Silenciosa. - Bajo costo de materia prima. - No concentra población. - Disponible en cualquier clima y época del año. Desventajas: - Impacto visual y estructural sobre el paisaje costero. - Localización puntual. - Dependiente de la amplitud de mareas. - Traslado de energía muy costoso. - Efecto negativo sobre la flora y la fauna. - Limitada.. 27.

(38) 2.. PANORAMA GENERAL En Francia, Electricidad de Francia (EDF) [9] instaló una central eléctrica mareomotriz en. el estuario del río Rance en el oeste del país. Esta central fue en servicios durante varias décadas, produciendo electricidad (0,5 TWh) para cubrir las necesidades de una ciudad como Rennes (el 3% de las necesidades de Bretaña). Otros proyectos no han llegado a ejecutarse por el riesgo de fuerte impacto medioambiental. Ejemplos de esto se pueden ver alrededor del planeta como es el caso de una central mucho mayor prevista en Francia en la zona del Mont Saint Michel, o el de la Bahía de Fundy en Canadá, donde se dan hasta 10 metros de diferencia de marea, o el del estuario del río Severn, en el reino Unido, entre Gales e Inglaterra. 3. TECNOLOGIA: Aquí se puede ver esquemas de funcionamiento de una instalación mareomotriz.. ENERGIA GEOTERMICA :. Figuras 1.14 y 1.15: Esquemas de funcionamiento de una instalación mareomotriz. 28.

(39) PARTE 6: LA ENERGIA GEOTERMICA INTRODUCCION La geotermia es la ciencia que estudia el calor de la Tierra (Geotérmico viene del griego geo: Tierra, thermos: calor; literalmente "calor de la Tierra"). La temperatura de la Tierra aumenta a profundidad a partir de una línea denominada isogeoterma. A partir de ella, la temperatura aumenta, en promedio, a razón de 1 grado cada 33 metros de profundidad .Este incremento se lo denomina “grado geotérmico”. Con los estudios sobre la dinámica de la Corteza Terrestre, se ha considerado y comprobado que nuestro planeta almacena en su interior una fabulosa reserva de energía calorífica prácticamente inagotable. Con esta fuente de calor, le energía geotérmica es utilizada actualmente en diversas partes del mundo para la generación de energía eléctrica y algunos usos directos como calefacción, acuacultura, secado de productos vegetales e invernaderos. En este estudio, se va a enfocar sobre la energía geotérmica para la calefacción y la climatización de la vivienda pero se va a presentar la energía geotérmica en general y sus diferentes usos en esta parte. 1. EL CALOR DE LA TIERRA: La mayor parte del calor de la Tierra es producida por la radioactividad natural de las rocas que constituyen la corteza terrestre: es la energía nuclear producida por la desintegración del uranio, del torio y del potasio.. Estructura y composición de la Tierra: La Tierra esta formada por tres capas concéntricas: la corteza, el manto y el núcleo. - La corteza es la capa más superficial; esta limitada en su parte inferior por una discontinuidad sísmica llamada de Mohorovicic. La corteza, completamente sólida, es de naturaleza doble: bajo los océanos tiene un espesor de 10 kilómetros y esta constituida por basalto; y por debajo de los continentes es mas gruesa (entre 30 y 80 kilómetros) y esta formada por rocas ricas en silicio,. 29.

(40) contiene hasta mas de 70% de sílice en la corteza continental y no mas de 50% en la corteza oceánica. - El manto es la capa situada entre la corteza (delimitada con la discontinuidad de Mohorovicic) y el núcleo (delimitada con la discontinuidad de Gutemberg). El manto es solidó exceptuando una zona parcialmente fundida, situada entre los 100 y 700 kilómetros de profundidad. Esta formando por una roca llamada peridotito, pobre en sílice (30%) y rica en magnesio. - El núcleo es la parte central de La Tierra. Está separado del manto por la discontinuidad de Gutemberg (-2900m) y se caracteriza por una alta densidad. No se conoce la composición química pero su elevada densidad (superior a 8 g/cm3) y el estudio de los meteoritos hacen pensar que se trata de hierro asociado con níquel. La parte superficial del núcleo (llamado núcleo externo) es líquido y la parte central (llamado núcleo interno) es sólida debido a la enorme presión que reina a esa profundidad. Figura 1.16: Estructura interna de la Tierra. 30.

(41) El gradiente geotérmico: Hay dos definiciones del gradiente geotérmico, una popular que le define como una elevación de la temperatura a medida que la profundidad es mayor, y una secunda menos popular que le define como un flujo térmico. Este último es una expresión de la cantidad de calor que constantemente sale de desde nuestro planeta al exterior y suele medirse en calorías que llegan a la superficie por unidad de superficie. El flujo de calor promedio en La Tierra es de 60mW/m². El gradiente se puede medir determinando cuidadosamente, mediante perforaciones, las temperaturas del interior de la Tierra, en dos puntos a diferentes profundidades situados fuera de la zona más extensa de la Tierra (donde las temperaturas están influenciadas por las condiciones climáticas y solares. El flujo calórico no puede determinarse directamente, pero si en una perforación se determina el gradiente y la conductividad térmica de las rocas que allí existen, se puede calcular el flujo mediante con la formula sencilla siguiente:. Gradiente= flujo / conductividad. Los gradientes térmicos observados varían mucho de un lugar a otro, llegando hasta un nivel bajo de alrededor de 10°C por kilómetro en algunos lugares; pero un promedio representativo en las regionales no termales de la Tierra seria del orden de 25°C a 30°C por Km. En unos cuantos lugares favorecidos especialmente por la naturaleza, pueden encontrarse gradientes mucho mayores, por ejemplo, gradientes de 200°C a 800°C por km., como los que se han observado en Larderello en Italia.. 31.

(42) Figura 1.17: Grafica de la temperatura de la Tierra en función de la profundidad. Manifestaciones hidrotérmicas: -. Manantiales calientes: Aunque comúnmente se dice que los manantiales calientes están relacionados con las. etapas declinantes de la actividad volcánica ellos son en promedio menos numerosos en los cinturones volcánicos que en otros sitios. La mayoría de las aguas termales caen adentro de uno de los tres tipos más comunes: - aquellas que contienen grandes cantidades de carbonato de calcio en solución. - aguas acidas, usualmente ricas en sulfatos. - aguas alcalinas, las cuales tienden a tener altos contenidos de cloruros. -. Geiser: Un géiser es un tipo de fuente termal que erupciona periódicamente, expulsando una. columna de agua caliente y vapor en el aire.. 32.

Figure

Figura 0.1: Previsión del consumo mundial de energía entre 2000 y 2116  Origen: Jean-Marc Jancovici, experto en calentamiento global y crisis energética [1]
Figura 0.2: Pronósticos del incremento de la temperatura en el futuro
Figura 1.1: Capacidad eólica instalada en el mundo al fin de 2005 (en MW):
Figura 1.2: Esquema de funcionamiento de un aerogenerador
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